光的反射与折射

复习一----光的反射与折射

一、知识结构

二、重点难点简析

1．光的传播规律的表述

本章所介绍的知识、实质上就是光在不同的条件下的传播规律，其表述形式分别如下所给出

(1) 光的直线规律

在同种均匀介质中光总是沿着直线传播。应该注意到，在真空中，光沿直线传播的速率均为C=3×108m/s，在其它介质中，光的沿直线传播的速率v＜C，且不同的色光在同一种介质中沿直线传播的速率不同，频率越高，速率越小。

(2) 光的反射定律

光照射到两种介质的界面上，一部分将返回原来的介质，其传播规律遵从所谓的反射定律，定律的表述要把握如下要点：反射光线、入射光线、法线共面；反射光线与入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角。应该注意到，反（入）射角指的是反（入）射光线与法线间的夹角。

(3)光的折射定律

光照射到两种介质的界面上，可能有一部分光将穿过介质界面进入新的介质，其传播规律遵从所谓的折射定律，定律的表述要把握如下要点：折射光线、入射光线、法线共面；折射光线与入射光线分居法线两侧；入射角与折射角的正弦之比等于常数。应该注意到，光从光疏（密）介质斜射入光密（疏）介质时，入射角将大（小）于折射角；而光从光密介质

射向光疏介质，且入射角足够大时，将不会发生光的折射现象。

2．光的传播规律所引起的相关光现象

(1)“影”与“食”的现象。

光线在均匀介质中沿直线传播时被不透明的物体挡住，

在物体后面所形成的暗区称为影。影又分为本影和半影，

在本影区域内完全看不到光源发出的光；在半影区域内

能看到光源上一部分所发出的光。如图1—1所示，太阳作

为光源发出的光在不透明的物体P后面留下了影，其中区

域A称为半影；区域B、C称为半影；区域D则称为伪本影。

日食和月食也是光的直进规律所引起的自然光现象。若图1—1中的P是月球，则地球上的某区域处在区域A内将看到日全食；处在区域B或C内将看到日偏食；处在区域D内将看到日环食。若图1—1中的P是地球，则月球处在区域A内将看到月全食；处在区域B 或C内将看到月偏食；由于日、月、地的大小及相对位置关系决定看月球不可能运动到区域D内，所以不存在月环食的自然光现象。

(2)平面镜成像时物与像关于镜面对称的现象

正因为光在发生反射现象时遵从从光的反射定律，

图1—2中的入射角i与反射i'相等，所以才形成

了物点s与像点s'关于镜面M对称的特征。

(3)全反射现象与色散现象

光在穿过介质界面发生折射现象时遵从光的折射定律。

如果光从光疏介质斜射入光密介质时，入射角i大于折射角r，

如图1—3中(a)所示。如果光从光密介质斜射入光疏介质时，入射角i小于

折射角r，如图1—3中(b)所示。这就使得在光从光密介质射向光疏介质的

情况下，随着入射角i的逐渐增大，折射角r将率先增大到90O，进而发生

所谓的全反射现象。

由于在光的折射定律中，入射角与折射角的正弦比等于

两种介质的相对折射率n，而对于不同频率的色光n的取值一

般不同，所以，复色光在光的折射过程中将发生所谓的光的色散现象。

三、典型例题分析

例1．如图1—4所示，S为点光源，

若从S所在处沿水平方向方向抛出一个

小球，试证明：小球在竖直墙壁上的影子

将做匀速运动。若抛出点高度为h，抛出

时水平初速度大小为

O

v，小球最终着地时

的水平位移为L，求影子沿墙壁下降的速度。

分析：小球抛出后做平抛运动，当小球的水平和竖直位移大小分别为x和y而运动到P点处时，

对应的墙上的影子运动到p'点，如图1—5所示，

于是由平抛运动的规律及光的直进规律可以确定

图1—1

图1—2

图1—3